Quality control activities and lifecycle cost management over smart grid components

New challenges for the management of the electrical grid, such as growing energy demand and implementation of Distributed Generation, require an improvement of the actual grid, both at infrastructure and generation level. To improve overall efficiency, stability and scalability, the Smart Grid solution has been proposed in the last years. It provides a communication infrastructure side-by-side to the electrical one, making possible the achievement of important features such as self-healing, telecontrol, automation and distributed generation response. This is made possible through the implementation in the existing grid of new intelligent and microprocessor-based devices, that sometimes replace old ones, implementing improved functionalities, and located in transformation substations and at consumption premises. Quality management is a fundamental task for every organization; it focuses on ensuring respect of quality objectives for provided products or services, and on the means to achieve this goal. Among these there is the quality control, performed on supplied materials and related suppliers. Aim of this thesis, carried on with Enel’s partnership, and specifically with the internal unit in charge of Quality Control over supplied materials, is to provide an insight on quality control activity performed in the last years, particularly on some of those components responsible for the implementaion of the Smart Grid. In the first chapters an overview of the electrical grid and on smart components is given; later on quality control activity characteristics are presented alongside with main quality control tools; then, results on quality control activities on smart components during the last years is reported, and field failures analysis is provided. Finally, a model for possible improvement in management of resources destined to control activities is proposed, with the aim to minimizing field failures.

Le nuove sfide per la gestione della rete elettrica, tra le quali la crescita della domanda e l’implementazione della cosiddetta generazione distribuita, richiedono un miglioramento dell’attuale rete, sia a livello infrastrutturale che di gestione degli impianti di generazione. Per migliorare efficienza, stabilità e scalabilità generali si è fatta largo negli ultimi anni la soluzione “Smart Grid”, che propone l’affiancamento alla rete elettrica di un’infrastruttura ICT, rendendo possibili il raggiungimento di importanti caratteristiche quali il self-healing, il telecontrollo, l’automazione e una migliore possibilità di gestire la generazione distribuita. Ciò è reso possibile attraverso l’implementazione nella rete esistente di nuovi dispositivi intelligenti e basati su microprocessore, che talvolta vanno a sostituire dispositivi ormai obsoleti, arricchendone le funzionalità, e situati presso le cabine di trasformazione e presso il consumatore. La gestione della qualità è fondamentale per ogni organizzazione o azienda e si concentra sul garantire il rispetto di obiettivi di qualità sui prodotti o servizi forniti, oltre che sugli strumenti attraverso i quali raggiungere tali obiettivi. Tra questi ultimi vi è il controllo della qualità, eseguito sui materiali in entrata e sui relativi fornitori. Scopo di questa tesi, svolta presso Enel, e in particolare presso l’unità incaricata della gestione dei controlli di qualità, è quello di trattare l’attività di controllo svolta negli ultimi anni, in particolare su alcuni di quei componenti chiave nell'implementazione della Smart Grid. Nei primi capitoli vengono presentati la composizione della rete elettrica e i suddetti componenti smart; successivamente vengono definite la gestione dei controlli di qualità e i principali strumenti impiegati; proseguendo vengono presentati i risultati delle attività svolte sui componenti smart presi in esame durante il recente passato, e vengono analizzati i guasti in campo dovuti a tali materiali. Infine, partendo dalle esperienze passate, viene proposto un modello di possibile ottimizzazione delle risorse destinate ai controlli di qualità, con l’obiettivo di minimizzare i guasti in campo.